燃用褐煤的循环流化床锅炉排放及燃烧效率分析.docx

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1、燃用褐煤的循环流化床锅炉排放及燃烧效率分析随着环保要求的日益严格，电站锅炉排放标准要求NoX不高于50mgNm3,这个要求对于循环流化床锅炉燃烧高挥发分煤种时也具有挑战性。循环流化床锅炉采用低温燃烧技术,煤种及燃烧配风是影响NOX生成的主要因素，其影响规律跟煤粉燃烧方式有显著的不同。另外，由于目前环保对N20的排放没有明确的考核监测指标，对于循环流化床锅炉N20排放的研究也较少，N20不仅会破坏臭氧层，而且会引起温室效应。循环流化床锅炉中N20的生成机理较复杂，目前一般认为是煤中挥发分氮和半焦氮分别通过均相氧化和异相氧化反应生成的。因此开展一、二次风比例及二次风布置方式对氮氧化物生成的影响研究

2、是必要的，通过研究针对进一步降低污染物排放，实现超净排放的设计优化措施和运行调试提供指导。循环流化床燃烧技术NoX排量虽然相对较低，但仍然值得关注。燃煤过程中生成的NOX可分为3类：热力型NOx,燃料型NOX和快速型NOx。当温度小于1350。C时，热力型NoX的生成量很少，快速型NOx一般在不含氮的碳氢燃料燃烧时才考虑。循环流化床锅炉煤燃烧过程中主要生成燃料型NOx,而NO占NOx总量的90%以上，因此在本文中主要分析燃料型NOx中NO排放量的变化规律。1试验条件燃烧褐煤的循环流化床锅炉配风对NOx等污染物排放和燃烧效率的影响试验研究在*锅炉清洁高效燃烧技术试验中心3MWCFB燃烧试验台上开

3、展。本试验研究选取主要控制参数为试验台热功率3MW、床温88(rC、床压5.5kPa、氧气含氧量3.5%o在一、二次风比例5：5和4：6两种工况下对不同标高的二次风进风口组合方式开展了NOX等污染物排放规律的研究。图1示出了试验中心CFB试验台构造简图及二次风沿炉膛高度布置，第14层二次风口距布风板标高分别为IOOOn1n1、2300mm、3600mm.4900mmo每个二次风支管上都单独安装了流量计，分别对各支管流量开展测量。图ICFB试验台简图及二次风分布位置示意图参照GB/T75621998发电煤粉锅炉用煤质量划分标准，试验煤属于高挥发分、低灰分、高水分、低含硫量、低热值劣质褐煤。表1为

4、试验褐煤煤质工业分析及元素分析，由表中可以看出试验煤种干燥无灰基挥发分高达60.85%o2试验结果分析2.1二次风组合方式对烟气污染物排放的影响2.1.1二次风组合方式对NOx排放的影响图2为不同一、二次风比对应不同二次风组合NoX排放值比照分析。由图2可以看出：各工况NOx排放值在125mgNm3186mgNm3之间变化，一、二次风比4:6各工况NOX排放值均低于5：5工况;对于褐煤一、二次风比在一定范围内，降低一次风率有利于降低NOx的排放；一、二次风比4：6各工况较一二次风比5:5各工况NOX排放值低15.3%左右；一、二次风比不变的工况下，随着二次风口标高的增加，NOx排放呈现降低的趋

5、势；一、二次风比为5：5时，NOx排放最低值较最高值降低18.9%；一、二次风比为4：6时，NOx排放最低值较最高值降低10.3%o试验结果说明：一次风率降低及二次风口组合上移均导致下部燃烧区域欠氧、复原型气氛区域增大，有效地抑制了NoX的生成，降低NOX排放。2.1.2二次风组合方式对S02排放的影响图3为不同一、二次风比对应不同二次风组合S02排放值比照分析。由图3可以看出：各工况S02排放值在60mgNm3550mgNm3之间变化，一、二次风比4:6各工况S02排放值均高于5：5工况，对于试验褐煤一、二次风比在一定范围内，随着一次风率的降低S02的排放值升高。一、二次风比不变的工况下，随

6、着二次风口标高的增加,S02排放呈现升高的趋势。一次风率降低及二次风口组合上移均导致下部燃烧区域缺氧、复原型气氛区域增大，抑制脱硫反应CaOSO2+O2-CaSO4发生，自脱硫效率降低，因此S02排放值升高。2.1.3二次风组合方式对N20排放的影响图4为不同一次风率及不同二次风组合工况的N20排放值比照。由图4可以看出；对于高挥发分褐煤，采用循环流化床锅炉燃烧方式N20排放值很低，各工况下N20排放值在12.0mgNm3左右,降低一次风率有利于抑制N20的排放，但幅度较小，改变二次风组合位置对抑制N20排放的影响不明显。2.2烟气含氧量对烟气污染物排放的影响2.2.1烟气含氧量对NOx排放值

7、的影响测试结果说明，烟气中的NOx主要为NO,N02所占份额约为除其它因素外，NOX的排放值与烟气含氧量有关。NO排放与烟气氧量呈正响应的关系，氧量升高时No排放值升高，氧量降低时NO排放值也降低。因为No中的N来自于挥发分N和焦炭N,而这2条途径生成NO时，都与氧量有着密切的关系。当其他工况保持不变时，氧量的增多，既可以促进挥发分N通过NH3fNO和HCNfNeo-NO这2条途径生成N0,又可以促进焦炭N直接与0结合，通过非均相反应生成N0。所以，当氧量逐渐增多时，NO的排量也随之增多。图5为不同一、二次风比NOx排放值随氧量变化曲线。由图5可以看出，随着烟气含氧量的增加，NOx的排放量总体

8、呈增加的趋势。当烟气含氧量在3%3.7%变化时，含氧量的变化对NOX的排放影响不明显，但烟气含氧量在3.7%4.5%变化时，NOx的排放开始呈现较快增加的趋势。一、二次风比为40：60时，氧量从3.7%增加到4.5%,NO排放值增加24.3%左右；一、二次风比为6：4时，氧量从3.7%增加到4.5%,NO排放值增加9.1%左右。因此，运行过程中将烟气含氧量控制在3.0%3.5%,既可以有效控制NOx的生成，也能最大幅度地降低对燃烧效率的影响。2.2.2烟气含氧量对S02排放值的影响图6为不同一二次风比S02排放值随氧量变化曲线，由图6可以看出，S02排放值也同样与烟气含氧量相关，烟气含氧量越高

9、，S02排放值越低。因为脱硫反应需要氧，因此烟气中氧含量增加时，促进脱硫反应Ca0+S02+02fCaS04发生，脱硫效率升高，相应的SO2排放值降低。2.3二次风组合方式对燃烧效率的影响图7为不同二次风组合方式对锅炉燃烧效率的比照。由图7可以看出，试验各工况锅炉燃烧效率都很高，均在99.2%以上。一、二次风比例5：5工况燃烧效率相对较高，各工况平均值比一、二次风比例为40:60时高0.1%。随着二次风口标高的增加，一、二次风比例为50：50时，燃烧效率变化很小；一、二次风比例为40：60时，燃烧效率有减小的趋势；随着二次风口标高增加燃烧效率降低O.23%o3结语(1)对于燃烧高挥发分褐煤的循

10、环流化床锅炉，一次风比例的降低有利于控制NOx的排放，同时由于密相区欠氧燃烧导致自脱硫效率下降，导致S02排放值升高。(2)对于燃烧高挥发分褐煤的循环流化床锅炉，在一、二次风比例不变的工况下，随着二次风口标高的提高，NOx排放呈现降低的趋势，S02排放呈现升高的趋势。(3)对于高挥发分褐煤，采用循环流化床锅炉燃烧方式N20排放值很低,各工况下N20排放值在12.0mgNm3左右。(4)在所有安排的试验工况中，通过改变一、二次风配比及二次风进风口组合方式，NOX排放值降低了313%。(5)随着二次风口标高的提高，一、二次风比例为5：5时，燃烧效率变化很小；一、二次风比例为4：6时，燃烧效率有减小的趋势；随着二次风口标高增加燃烧效率降低约0.23%o文献信息周旭，龚留升，何红周.燃用褐煤的循环流化床锅炉排放及燃烧效率研究.*电气评论,20*,30(04)：34-37.